Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENSPESIESAN LOGAM BERAT DALAM AIR SISA CAMPURAN INDUSTRI DI SISTEM
PERPARITAN TERTUTUP , ZON PERINDUSTRIAN PRAI 1 DAN 2,
PULAU PINANG
SABRINA KARIM
JUN 2007
PENSPESIESAN LOGAM BERAT DALAM AIR SISA CAMPURAN INDUSTRI DI SISTEM PERPARITAN TERTUTUP, ZON PERINDUSTRIAN PRAI 1 DAN 2,
PULAU PINANG
oleh
SABRINA KARIM
Tesis ini diserahkan untuk memenuhi Keperluan bagi
Ijazah Sarjana Sains
Jun 2007
PENGHARGAAN
Di sini saya ingin memanjatkan rasa syukur saya kepada pada Allah di atas
anugerah dan rahmatnya yang memberikan kekuatan, semangat dan tenaga
untuk saya meneruskan dan menyempurnakan kajian ini walaupun terpaksa
menempuh seribu dugaan.
Saya juga ingin mengucapkan ribuan terima kasih yang tidak terbalas
kepada penyelia utama saya, Prof. Madya Dr. Nik Norulaini bt Nik Abd. Rahman
yang banyak memberikan tunjuk ajar, nasihat serta dorongan beliau kepada
saya sepanjang kajian ini. Beliau banyak menghulur bantuan, bimbingan serta
pengalaman beliau ini sehingga membolehkan saya menyiapkan eksperimen
serta tesis dan rencana-rencana berkenaan kajian ini.
Terima kasih tidak terhingga juga saya ucapkan kepada penyelia bersama
iaitu Dr. Norli Ismail yang banyak memberi nasihat dan cadangan membina
dalam membantu saya dalam menyiapkan penyelidikan ini.
Tidak dilupakan kedua-dua ibubapa saya iaitu En. Karim Hussain dan Pn.
Zullainy Mohd Yusoff serta adik beradik saya (Faizul Akmal, Syarihan Noor, dan
Mohd Asyraf) yang selama ini banyak bersabar dengan kerenah saya dan
memberikan galakkan dan semangat kepada saya sehingga selesai penyelidikan
ini.
i
Seterusnya tidak terkecuali ucapan terima kasih diucapkan kepada semua
kakitangan Pusat Pengajian Teknologi Industri , Pusat Pengajian Jarak Jauh
terutamanya Puan Arifatul serta Pusat Pengajian Kimia terutamanya En. Wahab
yang turut membantu membenarkan saya menggunakan peralatan makmal.
Tidak dilupakan kepada semua pembantu-pembantu makmal PPTI dan makmal
Millenium iaitu En. Sadali, En. Mohd Fadzli, En. Fadil dan Tuan Haji.
Tidak dilupakan jasa rakan-rakan yang banyak memberikan semangat
dan memberikan bantuan dalam apa jua masalah yang dihadapi semasa kajian
ini dijalankan. Terima kasih diucapkan kepada Cik Liyana Faryanti, Cik Lin Yu
Lang, Cik Zuhida, Cik Fera Fizani, Cik Siti Nurbaya, Cik Fatehah, Cik Kavitha,
Puan Asyirah, En. Najib, En. Azizi, Cik Amzura, Cik Zakiah, serta rakan-rakan
yang pernah dikenali. Terima kasih juga kepada teman sekerja yang banyak
memberikan galakkan dan pertolongan dalam saya menghadapi masalah
sehingga kajian ini dibukukan.
Akhir sekali saya ingin mengucapkan ribuan terima kasih kepada Majlis
Perbandaran Seberang Prai yang memberikan saya kebenaran untuk mengambil
sampel air di kawasan kajian. Tanpa bantuan mereka kajian ini tidak akan
berjalan dengan lancar. Selain itu, terima kasih juga kepada Majlis Amanah
Rakyat yang memberikan saya bantuan kewangan bagi meneruskan pengajian
saya ini. Terima kasih kepada semua yang terlibat bagi menjayakan kajian ini.
Sekian.
ii
SUSUNAN KANDUNGAN
Muka surat
PENGHARGAAN i
SENARAI JADUAL ix
SENARAI RAJAH xi
SENARAI LAMPIRAN xiii
SENARAI GAMBARAJAH xiv
DAFTAR HURUF SINGKAT xiv
ABSTRAK (Bahasa Melayu) xvi
ABSTRACT (Bahasa Inggeris) xviii
1.0 PENDAHULUAN
1.1 Kawasan perindustrian Pulau Pinang 1
1.2 Sumber pencemaran logam berat di kawasan Zon
Perindustrian Prai, Pulau Pinang.
5
1.3 Penspesiesan logam berat 10
1.4 Kepentingan analisis penspesiesan logam berat 12
1.5 Objektif kajian
14
2.0 TINJAUAN LITERATUR
2.1 Implikasi logam berat kepada manusia 15
2.1.1 Kadmium (Cd) 16
2.1.2 Plumbum (Pb) 17
2.1.3 Zink (Zn) 17
2.1.4 Kuprum (Cu) 18
iii
2.2 Biotersedia 20
2.2.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi biotersedia
logam di dalam tanah
23
2.2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembahagian
logam-logam berat di dalam air permukaan dan
sedimen
24
2.3 Penentuan penspesiesan logam-logam berat
2.3.1 Kaedah pengiraan menggunakan simulasi
komputer
29
2.3.2 Spektrofotometri Penjerapan Atom Nyalaan. 30
2.3.3 Voltanmetri Perlucutan Anod (ASV) 31
2.3.4 Pengekstrakan Larutan 33
2.3.5 Ultraturasan, Dialisis dan Pengemparan 33
2.3.6 Penukaran Ion 34
2.3.7 Skema penspesiesan gabungan kaedah
elektrokimia dan kaedah-kaedah lain
37
2.4 Proses-proses serta interaksi di antara spesies logam
berat.
38
2.4.1 Kawalan keterlarutan 39
2.4.2 Pengkompleksan 40
2.4.3 Penjerapan 41
2.4.4 Tindak balas redoks 42
2.4.5 Pemetilan 42
2.5 Penspesiesan logam berat bagi partikulat atau sedimen 43
2.5.1 Pecahan boleh saling ditukar 44
2.5.2 Pecahan terikat kepada karbonat 45
iv
2.5.3 Pecahan terikat kepada oksida Fe-Mn 45
2.5.4 Pecahan terikat kepada bahan organik 46
2.5.5 Pecahan residu 47
3.0 METODOLOGI
3.1 Bahagian fasa akueus.
3.1.1 Kawasan pensampelan 47
3.1.2 Pra-pengolahan sampel 49
3.1.3 Penentuan total logam berat dalam fasa
akueus.
50
3.1.4 Penentuan spesies labil aktif atau spesies labil-
ASV
53
3.1.5 Penentuan spesies labil kolum chelex 55
3.1.6 Penentuan spesies labil lemah / labil chelex-
batch
58
3.1.7 Penentuan spesies lengai 59
3.2 Bahagian fasa sedimen
3.2.1 Kawasan pensampelan 60
3.2.2 Pra-pengolahan sampel 60
3.2.3 Penentuan total logam berat fasa sedimen 61
3.2.4 Kaedah pengekstrakan berturutan 5 peringkat. 63
3.3 Langkah-langkah berjaga 68
v
4.0 KEPUTUSAN DAN PERBINCANGAN
4.1 Purata kepekatan total logam berat terlarut dalam air sisa
campuran industri dalam system perparitan tertutup
(SPT) di Zon Perindustrian Prai (ZPP) fasa 1 dan 2
70
4.2 Purata kepekatan total logam bahagian sedimen dalam
Sistem Perparitan Tertutup (SPT) dan Rumah Pam A di
Kawasan Zon Perindustrian Prai (ZPP) Fasa 1 dan 2
77
4.3 Kandungan total logam dan peratus taburan spesies-
spesies logam terlarut dalam air sisa campuran industri
di Sistem Perparitan Tertutup (SPT) dan Rumah Pam A
78
4.3.1 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S1
78
4.3.2 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S2
83
4.3.3 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S3
88
4.3.4 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
92
vi
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S4
4.3.5 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S5
96
4.3.6 Kandungan total logam dan peratus taburan
spesies-spesies logam terlarut dalam air sisa
campuran industri di Sistem Perparitan Tertutup
(SPT) lokasi pensampelan S6
101
4.3.7 Kandungan total logam dan taburan spesies
logam terlarut dalam air sisa campuran industri
di kolam tahanan Rumah Pam A
105
4.4 Kepekatan spesies-spesies logam berat bahagian
sedimen di SPT dan rumah pam A, Zon Perindustrian
Prai.
110
4.4.1 Kepekatan spesies logam berat dalam lokasi
pensampelan Sistem Perparitan S1
111
4.4.2 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan Sistem Perparitan S2
113
4.4.3 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan Sistem Perparitan S3
114
vii
4.4.4 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan Sistem Perparitan S4
116
4.4.5 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan Sistem Perparitan S5
117
4.4.6 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan Sistem Perparitan S6
118
4.4.7 Kepekatan spesies-spesies logam berat dalam
lokasi pensampelan rumah pam A.
119
4.5 Penentuan tahap ketoksikan logam di bahagian sedimen
di SPT dan rumah pam A di zon Perindustrian Prai.
123
4.6 Langkah penyelesaian masalah pencemaran logam
berat di SPT dan rumah pam A di kawasan Zon
Perindustrian Prai fasa 1 dan 2.
129
5.0 KESIMPULAN DAN CADANGAN
5.1 Kesimpulan 134
5.2 Cadangan
140
SENARAI RUJUKAN 141
LAMPIRAN
159
viii
SENARAI JADUAL Jadual 1.0 Bilangan premis yang beroperasi di ZPP fasa 1 dan
2 di kawasan PDC sehingga 30 Jun 2002.
3
Jadual 1.1 Kepekatan logam berat (µg/L) dalam sampel air laut di kawasan perindustrian Prai dibandingkan dengan kawasan air laut tidak tercemar, Muara Sungai Severn, UK, Laut Mediterranean dan persisiran pantai Hong Kong
4
Jadual 1.2 Kepekatan logam berat (mg/kg berat kering) di dalam sampel sedimen yang diambil daripada kawasan persisiran pantai di dalam kawan perindustrian Prai dibandingkan dengan kawasan lautan yang lain.
5
Jadual 1.3 Kes-kes ketidakpatuhan terhadap peraturan-peraturan alam sekitar yang dihadapkan ke mahkamah negeri Pulau Pinang.
7
Jadual 1.4 Nilai purata ciri-ciri air sisa industri di dalam kolam tahanan rumah pam A.
8
Jadual 1.5 Kehadiran logam berat di dalam kebanyakan perindustrian
10
Jadual 2.7 Mobiliti relative dan biotersedia penspesiesan logam berat
26
Jadual 2.8 Skema Penspesiesan logam dalam fasa akueus
38
Jadual 4.0 Perbandingan Kepekatan Total Logam di Bahagian Sedimen di Sistem Perparitan Tertutup di Zon Perindustrian Prai dengan Kepekatan Semulajadi Logam di permukaan tanah serta Kajian Lepas yang dilakukan oleh Seng et al (1987) dan Sedimen Management Standard (1991)
76
ix
Jadual 4.1 Klasifikasi Tentatif Peringkat Risiko Logam Berat Bagi Bahagian Sedimen.
110
Jadual 4.2 Kepekatan logam bahagian sedimen mengikut pecahan-pecahan peringkat pengekstrakan sedimen.
122
x
SENARAI RAJAH
Rajah 2.1 Perkaitan antara manusia, logam-logam berat dan alam sekitar
20
Rajah 2.2 Bentuk kimia logam berat di dalam fasa sedimen.
22
Rajah 3.0 Kawasan Lokasi Pensampelan Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A di Zon Perindustrian Prai, Pulau Pinang
48
Rajah 3.1 Skema Penspesiesan Logam Berat Dalam Fasa Akueus
52
Rajah 3.2 Skema penspesies 5 peringkat pengekstrakan bahagian sedimen yang dicadangkan oleh Tessier et al dan telah diubahsuai mengikut kesesuaian.
62
Rajah 4.0 Purata kepekatan total logam berat terlarut dalam air sisa campuran industri dalam Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A di Zon Perindustrian Prai Fasa 1 dan 2.
74
Rajah 4.1 Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di Sistem Perparitan Tertutup S1
82
Rajah 4.2 Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di Sistem Perparitan Tertutup S2
87
Rajah 4.3 Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di Sistem Perparitan Tertutup S3
91
Rajah 4.4 Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di Sistem Perparitan Tertutup S4
95
Rajah 4.5 Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di Sistem Perparitan Tertutup S5
100
Peratus Taburan Spesies-spesies Logam Berat di 104
xi
Rajah 4.6 Sistem Perparitan Tertutup S6
Rajah 4.7 Peratus Taburan Spesies-Spesies Logam Berat Dalam Air Sisa Campuran Di Lokasi Pensampelan Rumah Pam A di Zon Perindustrian Prai Fasa 1 dan 2
109
Rajah 4.8 Susunatur lokasi pensampelan berdasarkan jumlah kepekatan tiga pecahan pertama logam Zn di bahagian sedimen
124
Rajah 4.9 Susunatur lokasi pensampelan berdasarkan jumlah kepekatan tiga pecahan pertama logam Pb di bahagian sedimen
124
Rajah 4.10 Susunatur lokasi pensampelan berdasarkan jumlah kepekatan tiga pecahan pertama logam Cu di bahagian sedimen
124
Rajah 4.11 Susunatur lokasi pensampelan berdasarkan jumlah kepekatan tiga pecahan pertama logam Cd di bahagian sedimen
125
Rajah 4.12 Jumlah Kepekatan Peringkat Pecahan saling boleh saling ditukar. pecahan terikat kepada karbonat dan pecahan terikat kepada oksida Fe-Mn di bahagian sedimen Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A di Zon Perindustrian Prai Fasa 1 dan 2.
128
Rajah 4.13 Takat Pelepasan and Caj Optimum
131
xii
SENARAI LAMPIRAN
Lampiran 1 Bacaan nilai pH di kawasan Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A di Zon Perindustrian Prai fasa 1 dan 2
Lampiran 2 Kepekatan total logam berat dalam bahagian akueus di Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A.
Lampiran 3 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Pb dalam bahagian akueus di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 4 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Cu dalam bahagian akueus di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 5 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Cd dalam bahagian akueus di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 6 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Zn dalam bahagian akueus di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 7 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Pb dalam bahagian sedimen di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 8 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Cu dalam bahagian sedimen di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 9 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Cd dalam bahagian sedimen di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 10 Kepekatan dan peratus taburan spesies-spesies logam Zn dalam bahagian sedimen di Sistem Perparitan Tertutup, Zon Perindustrian Prai.
Lampiran 11 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S1
Lampiran 12 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S2
xiii
Lampiran 13 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S3
Lampiran 14 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S4
Lampiran 15 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S5
Lampiran 16 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan SPT S6
Lampiran 17 Data statistik total logam berat di bahagian akueus lokasi pensampelan Rumah Pam A
SENARAI GAMBARAJAH
Gambarajah 3.1 Rekabentuk kolum chelex yang digunakan 57
DAFTAR HURUF SINGKAT AAS Spektrofotometri Penjerapan Atom Nyalaan
Ag Logam Argentum
ASV Voltammetri Perlucutan Anod
BOD5 Keperluan Oksigen Biokimia (dieram pada suhu 270C selama 5
hari)
Cd Logam Kadmium
Co Logam Cobalt
CO2 Karbon Dioksida
COD Keperluan Oksigen Kimia
Cr Logam Kromium
Cu Logam Kuprum
DANCED Danish Cooperation for Environment and Development
xiv
EDTA Ethyleneediaminetetraacetic Acid
EPA Environmental Protection Act
Fe Logam Ferum
H2O2 Hidrogen Peroksida
HCl Asid hidroklorik
HDPE High Density Polyethlene
Hg Logam raksa
HMDE Elektrod Titisan Raksa Tergantung.
HNO3 Asid Nitrik
JAS Jabatan Alam Sekitar
Mn Logam Mangan
NaOAc Natrium Asetat
NH2OH.HCl Hidroksilammonium klorida
NH4OAc Ammonium Asetat
Ni Logam Nikel
Pb Logam Plumbum
SPT Sistem Perparitan Tertutup
TMFE Elektrod Titisan Raksa Nipis
TOC Jumlah Kandungan Organik
TSS Total Susended Solid
Zn Logam Zink
ZPP Zon Perindustrian Prai
xv
PENSPESIESAN LOGAM BERAT DALAM AIR SISA CAMPURAN INDUSTRI DI SISTEM PERPARITAN TERTUTUP, ZON PERINDUSTRIAN PRAI 1 DAN 2,
PULAU PINANG
ABSTRAK
Satu kajian dijalankan untuk mengkaji kepekatan spesies-spesies logam
kadmium, kuprum, plumbum dan zink dalam bahagian akueus dan sedimen di
kawasan Sistem Perparitan Tertutup (SPT) Zon Perindustrian Prai fasa 1 dan 2.
Objektif kajian adalah untuk mengetahui tahap ketoksikan logam berat
berdasarkan kepekatan spesies di mana kepekatan total yang diperolehi tidak
memberi maklumat mengenai bentuk kimia sesuatu logam. Penspesiesan logam
berat di bahagian akueus ditentukan dengan menggunakan Voltammetri
Perlucutan Anod (ASV) serta labilitinya terhadap resin chelex berbentuk
ammonium dalam prosedur kolum berturutan dan berkelompok manakala
penentuan penspesiesan logam berat di bahagian sedimen dilakukan mengikut
prosedur pengekstrakan 5 peringkat berturutan. Keputusan fasa akueus
mendapati spesies labil ASV Cu mempunyai peratus taburan tertinggi di SPT
S1(91.9%), S2(92.7%), S4(88.9%), S5(88.3%) dan S6(84.4%) manakala spesies
labil ASV Cd mempunyai taburan tinggi di SPT S3(59.4%). Taburan spesies labil
sederhana Cd tinggi di SPT S2(27.1%), S5(45.3%) dan S6(49.2%) manakala
spesies labil sederhana Pb tinggi di SPT S1(63.5%) dan S3(24.7%) diikuti
spesies labil sederhana Zn di SPT S4(44%). Spesies labil lemah Cd bertaburan
tinggi di SPT S1(33.9%), S3(22%) S4(29%), S5(33.2%) dan S6(34.8%)
manakala di SPT S2 spesies labil lemah Zn bertaburan tinggi (43.1%). Spesies
xvi
lengai logam Zn mempunyai taburan tinggi di SPT S1(22.3%), S3(36.5%),
S4(21%), dan S6(21.8%) manakala di SPT S2 dan SPT S5 mempunyai taburan
spesies lengai Cd(35.7%) dan spesies lengai Pb(30.6%). Kepekatan spesies
labil-chelex menunjukkan keseluruhan SPT dan rumah pam A mempunyai
ketoksikan logam Cu kecuali SPT S3 yang tercemar dengan ketoksikan logam
Cd. Keputusan dari rumah pam A, menunjukkan spesies labil aktif Cu tertinggi
dengan peratusan 96.4%,manakala logam Cd adalah spesies labil sederhana
dan spesies labil lemah dengan peratusan 43.8% untuk keduanya. Pb adalah
spesies lengai tertinggi di rumah pam A dengan peratusan 25.3%. Keputusan di
bahagian sedimen menunjukkan logam Zn mempunyai kepekatan tertinggi di
peringkat pecahan boleh saling ditukar di SPT S6(187mg/kg). Logam Zn juga
mempunyai pecahan terikat kepada karbonat dan pecahan terikat kepada oksida
Fe-Mn tertinggi di SPT 3 dengan bacaan 359mg/kg dan 253mg/kg. Peringkat
pengekstrakan sedimen bagi pecahan terikat kepada jirim organik dan pecahan
residu, didapati logam Pb tertinggi dari lain-lain logam di SPT S3 (164mg/kg) dan
SPT S1 (160mg/kg). Keputusan sedimen rumah pam A menunjukkan kesemua
logam yang dikaji hadir dalam pecahan ketoksikan tinggi. Logam Pb yang hadir
terikat kepada oksida Fe-Mn iaitu 256 mg/kg, logam Zn terikat kepada pecahan
boleh disalingtukar iaitu 499 mg/kg manakala logam Cd terikat kepada jirim
organik iaitu 97 mg/kg. Oleh itu, didapati bahawa kawasan SPT adalah tercemar
kepada ketoksikan logam-logam berat yang dikaji dalam kedua-dua jenis
medium.
xvii
SPECIATION OF HEAVY METAL IN MIXED INDUSTRIAL WASTEWATER IN THE CLOSED DRAINAGE SYSTEM PRAI INDUSTRIAL ZONE 1 AND 2,
PENANG
ABSTRACT
A study was conducted to investigate the concentrations of cadmium, copper,
lead and zinc in samples collected in the aqueous phase and the sediment in the
Closed Drainage System (CDS) located in Prai Industrial Zones 1 and 2. The
objective of the research was to determine the level of toxicity based on
concentrations of the labile and semi labile components of the metal and relate to
types of metal species predominant in the samples. This is because the total
concentrations of metals could not be used to determine the level of toxicity of a
metal in the environment, unlike in species form. The speciation of the heavy
metals in the aqueous phase was determined using Anodic Stripping
Voltammetry (ASV) and the labile was ascertained using the chelex- ammonium
resin in the successive column and batch procedure. The determination of the
heavy metal species in the sediment was done according to 5 levels of
extraction. The results of the aqueous phase show that the labile species ASV
Cu has the highest distribution in the CDS at S1 which was 91.9%, S2, 92.7%,
S4, 88.9%, S5, 88.3% and S6, 84.4%, while the ASV Cd labile species had the
second highest distribution in the CDS, S3, with a value of 59.4%. The
distribution of moderate labile Cd was high at S2, 27.1%, S5, 45.3% and S6,
49.2%, while the moderate labile Pb was high at S1, 63.5% and S3, 24.7%
xviii
xix
followed by moderate labile Zn, present at 44% at S4. The weak labile species of
Cd had high distribution at S1, 33.9%, S3, 22%, S4, 29%, S5, 33.2% and S6,
34.8% while the weak labile Zn has high distribution of 43.1%. The inert species
of Zn has a high distribution at S1, 22.3%, S3, 36.5%, S4, 21%, and S6, 21.8%
while at S2 and S5 the inert species of Cd was 35.7% and that of Pb 30.6%. The
concentration of labile-chelex species shows the overall condition of the CDS
and the Pump House A had high level of Cu, except at S3, which was
contaminated with Cd. The results for Pump House A shows that the active labile
species of Cu exist at 96.4%, while the moderate labile species and weak labile
species of Cu were both at 43.8%. Pb was the highest inert species at Pump
House A with a concentration of 25%. The content of the Zn in the sediment was
highest in the form of exchangeable fractions at S6 with a value of 187mg/kg. Zn
has fractions bound to carbonate and Fe-Mn oxides with the highest at S3 at
359mg/kg and 253mg/kg respectively. Fractions bound to organic mass and the
residual fractions extracted from the sediment showed that Pb was the highest at
S3 (164mg/kg) and S1 (160mg/kg). The sediment sampled at Pump House A
showed that all the metals exist in very high fractions. Pb bound to Fe-Mn oxide
was present in 256 mg/kg, and as high as 499 mg/kg Zn was bound in an
exchangeable form while Cd bound to organic mass was 97 mg/kg. It can thus
be concluded that the CDS is contaminated with toxic levels of heavy metal in
both the aqueous and sediment form.
BAB 1 PENGENALAN
1.1 Kawasan Perindustrian Pulau Pinang.
Kebanyakan kawasan perindustrian Pulau Pinang terletak berhampiran
dengan sungai, sepanjang pantai dan kawasan pantai yang ditambak
(Norli,2003). Menurut Jabatan Alam Sekitar (JAS) Pulau Pinang (2000),
kebanyakan kilang di kawasan perindustrian Penang Development Centre (PDC)
dibina mengikut keperluan yang telah ditetapkan seperti Penilaian Impak Alam
Sekitar (EIA).
Dua puluh dua peratus daripada kilang yang terletak di Zon Perindustrian
Prai dirangkumi oleh sektor perindustrian elektronik dan elektrik, 20.4% sektor
perindustrian pembuatan besi, 11.1% sektor perindustrian plastik dan produk
plastik, 8.3% sektor perindustrian kertas dan produk kertas dan 7.1% sektor
perindustrian pembuatan bahan kimia dan baja (DANCED, 1998 ; Norli, 2003).
Prai dipisahkan oleh Selat Pulau Pinang daripada bahagian kepulauan
Pulau Pinang. Prai begitu pesat membangun sehingga terdapat pelbagai
kawasan perindustrian. Kawasan perindustriannya yang bermula dari tahun 1974
meliputi 31.14 hektar dan terletak di bahagian persisiran pantai yang terdiri
daripada 200 premis industri (PDC, 2003). Zon Perindustrian Prai (ZPP) Fasa 1
dan 2 meliputi sebahagian 202.69 hektar yang terdiri daripada 79 premis industri
daripada pelbagai jenis industri.
1
Jadual 1.0 menunjukkan bilangan premis daripada pelbagai industri yang
terletak di ZPP Fasa 1 dan 2 sehingga 30 Jun 2002. Sebanyak 79 premis industri
beroperasi di ZPP Fasa 1 dan 2. Majoriti industri yang beroperasi di ZPP Fasa 1
dan 2 ialah industri pembuatan logam.
Kedudukan ZPP Fasa 1 dan 2 yang berdekatan dengan Selat Pulau
Pinang menyebabkan kawasan ini menjadi penyumbang utama kepada
pencemaran Selat Pulau Pinang. Hal ini disebabkan segala effluen-effluen
terawat daripada industri disalurkan keluar ke sistem perparitan tertutup (SPT)
dan kemudiannya dipamkan keluar daripada Rumah Pam A ke laut.
SPT memainkan peranan penting di kebanyakan kawasan perindustrian
terutamanya ZPP Fasa 1 ada 2 di mana terletaknya kebanyakkan industri-
industri berat seperti industri pemprosesan bahan kimia, petro-kimia , baja dan
logam berat.
Pengepaman keluar air sisa tercemar di dalam SPT ke laut menyebabkan
pengumpulan bahan-bahan pepejal dan sedimen yang mengandungi bahan
pencemar terutamanya di perairan Pulau Pinang.
2
Jadual 1.0 Bilangan premis yang beroperasi di ZPP Fasa 1 dan 2 di kawasan PDC sehingga 30 Jun 2002.
Jenis Industri Bilangan Elektronik 1 Telekomunikasi 1 Tekstil 3 Pembuatan berasas besi dan besi waja 4 Pembuatan logam 13 Permesinan 3 Mineral bukan metalik 2 Pemprosesan makanan dan pengetinan 4 Produk agrikultur(pertanian) 4 Makanan haiwan 3 Bahan kimia dan baja 12 Produk berasaskan getah 5 Produk plastic 8 Pengangkutan 8 Lain-lain 2 Jumlah 79
Sumber : PDC (2003)
Fenomena ini menjejaskan aktiviti penternakan kerang di sepanjang
kawasan persisiran dan hutan paya bakau yang terletak 200 meter daripada
stesen Rumah Pam A. Menurut kajian yang telah dilakukan oleh Seng et
al.(1987), didapati bahawa kawasan laut Pulau Pinang terutamanya kawasan
persisiran yang menempatkan ZPP Fasa 1 dan 2 adalah tercemar dengan logam
berat yang tinggi dan ia disebabkan oleh peningkatan dan pertambahan industri
di kawasan tersebut. Jadual 1.1 dan 1.2 menunjukkan kepekatan logam berat
(µg/L) di dalam air laut dan sedimen kawasan perindustrian Prai dan
perbandingan dengan kawasan perairan negara - negara lain.
3
Hasil daripada kajian-kajian lepas yang dilakukan Norli (2003) dan Seng
et al. (1987) kepekatan logam-logam berat Pb, Zn, Cd dan Cu adalah tinggi
melebihi had piawaian B, maka skop kajian ini adalah tertumpu kepada keempat-
empat elemen untuk kajian penspesiesan logam tersebut bagi mendapatkan
tahap ketoksikan elemen-elemen tersebut di kawasan SPT di ZPP Fasa 1 dan 2.
Jadual 1.1 Kepekatan logam berat (µg/L) dalam sampel air laut di kawasan perindustrian Prai dibandingkan dengan kawasan air laut tidak tercemar, Muara Sungai Severn, UK, Laut Mediterranean dan persisiran pantai Hong Kong.
Kepekatan Logam (µg/L) Pb Cu Zn Ni Cd
Kepekatan air laut tidak tercemar
0.03 3.0 10.0 0.7–7.0 0.11
Laut kawasan perindustrian Prai
2.0–2.8 0.6 – 0.8 4.0– 10.6 1.6–1.8 0.6 – 0.8
Muara Sungai Severn, UK
1.5–1.4 2.2 – 4.2 11.0-22.0 1.9–3.6 0.31-1.48
Kawasan lautan mediterranean
6.4 3.7 38.3 3.3 0.94
Persisiran Pantai Hong Kong
660 69 92 - 45
Sumber: Seng et al. (1987)
4
Jadual 1.2 Kepekatan logam berat (mg/kg berat kering) sedimen yang
diambil daripada kawasan persisiran pantai di dalam kawasan
perindustrian Prai dibandingkan dengan kawasan lautan yang lain.
Sumber: Seng et al. (1987)
Pb Cu Zn Ni Cd (mg/kg berat kering) Muara Sg Juru (kawasan perindustrian Prai)
21 –33 9-14 74-110 25-47 ND -7
Muara Sg Chao Phrya, Thailand
140± 28 26± 10 71± 6.9 - 1.20± 0.5
Kawasan laut mediterranean, Israel
4–20 0.3 –2.9 2-18 2–9 0.3–2.2
Muara Sg Severn, UK
119 38 280 36 -
Pelabuhan Tolo, Hong Kong
20-187 7 –231 38-94 - 6–7
1.2 Sumber Pencemaran Logam Berat di Kawasan Zon Perindustrian
Prai, Pulau Pinang.
Air sisa industri memberi impak yang besar dalam masalah pencemaran
alam sekitar. Pada masa kini, di Pulau Pinang sahaja terdapat 1569 premis
industri yang merupakan sumber utama air buangan industri (Norulaini et al.,
2001). Jadual 1.3 menunjukkan kes-kes ketidakpatuhan terhadap peraturan-
peraturan alam sekitar yang telah dihadapkan ke mahkamah negeri Pulau
Pinang.
5
Kedudukan kawasan perindustrian adalah terletak di persisiran pantai
terutama Zon Perindustrian Prai (ZPP) 1 dan 2, Pulau Pinang yang juga
merupakan lokasi kajian ini. Lokasi yang dianggap strategik ini sebenarnya
memberikan impak negatif kepada industri pelancongan, perikanan, manusia
dan hidupan akuatik terutamanya kawasan penternakan akuakultur walaupun
pelepasan air buangan industri memenuhi had piawai B Peraturan Kualiti Alam
Sekeliling (Air Sisa Kumbahan dan Industri) 1979
Persoalannya di sini, mengapakah Selat Pulau Pinang masih tercemar
jika setiap industri di kawasan ZPP 1 dan 2 mematuhi had pendiscasan air sisa
industri mereka.
Sistem Perparitan Tertutup (SPT) memainkan peranan penting di dalam
kebanyakan kawasan perindustrian terutamanya ZPP. Tujuan utama pembinaan
SPT adalah bagi mengelakkan banjir dalam kawasan ZPP tetapi fungsinya telah
ditambah iaitu menjadi badan air yang menerima air buangan industri terolah
untuk dilepas keluar ke laut melalui Rumah Pam A.
6
Jadual 1.3 Kes-kes ketidakpatuhan terhadap peraturan-peraturan alam
sekitar yang dihadapkan ke mahkamah negeri Pulau Pinang.
Punca Pencemar
Ketidakpatuhan Akta Alam Sekeliling
Bilangan kes.
Sisa kelapa sawit
Seksyen 22(1) Seksyen 16(10)
0 7
Elektronik Seksyen 25 4 Tektil Seksyen 25(1) 3
Makanan Seksyen 25(1) Peraturan 16(1) di bawah Peraturan
Kualiti Alam Sekeliling (Air Sisa Industri dan Kumbahan) 1979
1 1
Bahan kimia Seksyen 25(1) 1 Bahan asas
getah Peraturan 16(1) 1
Pulpa dan kertas
Seksyen 25(1) 3
Pembuatan logam
Seksyen 25(1) 2
Sumber : Laporan Tahunan JAS Pulau Pinang (1999)
Daripada pemerhatian Norulaini et al. (2001), didapati kualiti air buangan
industri bagi keenam-enam SPT dan Rumah Pam Adalah melebihi had piawaian
terutamanya bagi parameter-parameter keperluan oksigen biokimia (BOD5),
keperluan oksigen kimia (COD), bahan terampai dan logam berat (Cd, Zn. Pb
dan Cu) serta minyak dan gris. Jadual 1.4 menunjukkan nilai purata ciri-ciri air
sisa industri di dalam kolam tahanan Rumah Pam A.
7
Jadual 1.4 Nilai purata ciri-ciri air sisa industri di dalam kolam tahanan
Rumah Pam A.
Parameter-parameter Purata kepekatan Had piawaian B (Akta Alam Sekeliling)
pH 6 – 5 5.5 – 9.0 Suhu (0C) 31 40 BOD5 pada suhu 20 0C 243.6 50 COD 383 100 Bahan terampai 161.7 100 Raksa ND 0.05 Kromium, 6+ < 0.05 0.05 Arsenik ND 0.10 Sianida ND 0.5 Plumbum 1.42 1.0 Kromium 3+ < 1.0 1.0 Kuprum 2.14 1.0 Mangan ND 1.0 Nikel ND 1.0 Timah 0.6 1.0 Zink 2.4 2.0 Boron ND 4.0 Ferum 0.79 5.0 Fenol ND 1.0 Klorin bebas ND 2.0 Sulfit 3.3 0.5 Minyak dan gris 89.0 10.0 Kadmium 0.14 0.02 Sumber : Norli (2003)
Menerusi inventori klasifikasi perindustrian oleh Jabatan Alam Sekitar
(JAS) didapati sebanyak 56 buah industri terlibat dalam aktiviti pelepasan effluen
dan 20 daripadanya di daerah Barat Daya dan 36 buah industri daripada daerah
Timur Laut. Ini menunjukkan pencemaran air di Selat Pulau Pinang berlaku
disebabkan pelepasan bahan-bahan pencemar yang banyak oleh aktiviti-aktiviti
perindustrian. Menurut laporan DANCED (1998) pula, industri-industri yang
8
disenaraikan di bawah adalah merupakan sumber utama pencemaran air di
kawasan Prai :-
Penyaduran – menghasilkan bahan-bahan organik seperti logam
berat, effluen yang mempunyai nilai pH tinggi serta gris
Pulpa dan kertas – effluen daripada industri ini didapati mempunyai
nilai BOD yang tinggi, bahan terampai dan enapcemar toksik
Tekstil – Bahan pencelup dan pewarna merupakan bahan
pencemar utama
Makanan dan minuman – minyak berat dan enapcemar
Bengkel kenderaan.
Namun begitu, kesemua industri ini juga menyumbang kepada pencemaran
logam berat di dalam effluen industri. Jadual 1.5 menunjukkan logam berat yang
hadir di dalam kebanyakan aktiviti perindustrian (Forstner & Witmann, 1983)
JAS melaporkan bahawa kepekatan logam berat di dalam sampel air laut di
utara Semenanjung Malaysia adalah tinggi berbanding dengan kawasan-
kawasan lain di Malaysia. Ini disebabkan oleh kepesatan kerja-kerja penebusan
tanah dan perindustrian.
9
Jadual 1.5 Kehadiran logam berat di dalam kebanyakan perindustrian
Industri Cd Cr Cu Fe Hg Pb Ni Zn Pigmen cat dan dakwat X X X X X Penyaduran X X X X X X Tekstil X Pulpa dan kertas X X X X X X Bahan kimia oganik, petro-kimia X X X X X X Alkali, Klorin dan bahan kimia tak organik X X X X X X Pembuatan getah X X X
Sumber : Forstner & Witmann (1983)
Holmgren (1994) juga mendapati kandungan logam berat Pb, Cu, dan Cd
di Wilayah Bengal juga melebihi had piawaian yang dibenarkan. Selain itu,
terdapat juga kajian-kajian yang dijalankan yang keputusannya adalah sejajar
iaitu mengenai penumpukkan logam berat di kawasan akuakultur daripada
Sungai Juru (Yahya & Zubir, 1994), kajian mengenai pengurusan dan
pemuliharaan di Sungai Juru ( Mohd Omar, 1993 ; Seng et al.,1983)
1.3 Penspesiesan Logam Berat
Sejajar dengan masalah alam sekitar yang semakin meruncing
terutamanya yang berkait rapat dengan kesihatan manusia, kajian ini dijalankan
bagi mengenalpasti ketoksikan logam berat. Kini kesedaran mengenai
kepentingan penspesiesan logam berat dalam suatu kajian kualiti air semakin
meningkat disebabkan ia memberi maklumat mengenai ketoksikan logam berat,
mobiliti logam berat, pengangkutan logam berat dan biotersediaan. Secara
amnya, penspesiesan terbahagi kepada dua operasi yang berlainan bergantung
10
kepada mediumnya. Bagi penspesiesan fasa akueus terdapat 4 jenis spesies
diklasifikasikan secara operasi iaitu spesies labil aktif, spesies labil sederhana,
spesies labil lemah dan spesies lengai (Figura & McDuffie, 1979). Penspesiesan
fasa sedimen pula terbahagi kepada 5 spesies yang diklasifikasi secara operasi
iaitu pecahan saling ditukar, pecahan terikat kepada karbonat, pecahan terikat
kepada oksida Fe-Mn, pecahan terikat kepada jirim organik dan pecahan residu
(Tessier et al, 1979).
Di dalam analisis logam berat, kepekatan total logam selalunya
dikenalpasti (Kapoor & Virarghavan, 1998 ; Castro Dantos et al, 2003). Namun
begitu, kepekatan total logam tidak memberikan sebarang maklumat mengenai
keadaan sebenar logam dari segi interaksi dengan sedimen, biotersediaan, dan
ketoksikan logam tersebut (Okonkwa & Mothiba, 2005). Dalam memahami ciri-
ciri persekitaran logam, pengetahuan mengenai sifat fizik-kimia logam,
terutamanya jumlah ion-ion logam bebas dan kompleks-kompleks labil aktif
diperlukan (Davidson & Ure, 1995). Oleh itu, kajian ini adalah penting dalam
mengenalpasti risiko pendedahan ketoksikan logam di kawasan Zon
Perindustrian Prai memandangkan air sisa campuran industri akan dikeluarkan
ke perairan Pulau Pinang.
11
1.4 Kepentingan analisis penspesiesan logam berat
Tahap pelepasan maksimum yang dibenarkan untuk elemen-elemen
logam berat ke dalam alam sekitar adalah berdasarkan kepada total kepekatan
logam berbanding bentuk kimianya. Namun, ianya tidak memberikan maklumat
mengenai interaksi logam yang terikat dengan sedimen, kebolehan logam
menyeberangi membran biologi atau ketoksikan sesuatu logam (Christie, 1995).
Tahap kepekatan logam, mobiliti dan transformasi serta proses penumpukan di
dalam ekosistem bergantung kepada faktor-faktor persekitaran seperti pH,
keadaan tindakbalas redoks, suhu, kehadiran bahan organik dan aktiviti
mikrobiologi. Kesemua faktor ini mempengaruhi kitaran bio-geokimia logam di
dalam persekitaran (Agata & Jacek, 2000).
Penspesiesan penting bagi mendapatkan maklumat mengenai bentuk
kimia walaupun total kepekatan logam adalah tinggi ia berkemungkinan
mempunyai ketoksikan yang rendah berbanding sampel air yang mempunyai
total kepekatan yang rendah tetapi ketoksikannya tinggi. Ini dibuktikan dalam
kajian yang dijalankan oleh Florence & Batley (1976) yang mendapati ion-ion Cu
mempunyai ketoksikan tinggi apabila berada di dalam organisma akuatik
berbanding dengan spesies logam Cu yang terikat dengan jirim organik.
Kompleks logam Cu yang terikat kepada jirim organik adalah lebih stabil dan
ketoksikannya semakin berkurang.
12
Penspesiesan logam berat merupakan analisis yang mengaitkan masalah
alam sekitar serta masalah kesihatan manusia atau kajihayat. Sumber elemen-
elemen logam adalah daripada semulajadi dan antropogenik. Namun,
pembebasan spesies antropogenik dalam kuantiti yang banyak mempengaruhi
keadaan spesies elemen semulajadi dan keseimbangan elemen dalam
persekitaran. Ini menyebabkan mobiliti dan biotersedia elemen tersebut berubah
dan menganggu mekanisma biokimia organisma (Bernhad, 2003).
Banyak kepentingan penspesiesan di dalam kehidupan seharian yang
diketahui. Umpamanya di dalam bidang loji rawatan air sisa, penspesiesan
memainkan peranan penting. Pengetahuan mengenai bentuk kimia logam
terlarut adalah penting untuk operasi loji rawatan yang effisien. Keeffiesienan
operasi loji rawatan bergantung kepada kewujudan logam dalam spesies ion-ion,
kompleks-kompleks, koloid atau partikulat. Logam yang terikat kuat dengan
kompleks-kompleks organik sukar untuk disingkirkan daripada air sisa (Laxen,
1982).
13
1.5 Objektif kajian.
Penyelidikan ini dijalankan ke atas Sistem Perrparitan Tertutup (SPT) di
kawasan Zon Perindustrian Prai Fasa 1 dan 2, Pulau Pinang. Logam-logam yang
dikaji di dalam kajian ini adalah plumbum (Pb), kadmium (Cd), zink (Zn),dan
kuprum (Cu) bagi kedua-dua fasa iaitu fasa akueus dan separa pepejal
(sedimen). Objektif-objektif kajian adalah seperti berikut :-
• Mengenalpasti peratus taburan spesies-spesies logam berat fasa akueus di
dalam Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A menggunakan skema
penspesiesan yang mengklasifikasikan secara operasi iaitu spesies labil
ASV, spesies labil sederhana, spesies labil lemah dan spesies lengai.
• Mengenalpasti kepekatan spesies-spesies logam berat fasa sedimen di
dalam Sistem Perparitan Tertutup dan Rumah Pam A menggunakan kaedah
pengekstrakkan berturutan 5 peringkat yang diklasifikasikan secara operasi
iaitu pecahan saling ditukar, pecahan terikat kepada karbonat, pecahan
terikat kepada oksida Fe-Mn, pecahan terikat kepada jirim organik dan
pecahan residu
14
BAB 2 TINJAUAN LITERATUR
2.1 Implikasi Logam Berat Kepada Manusia.
Pencemaran logam berat di lembangan sungai dan persekitaran telah
dikaji oleh ramai saintis daripada rantau Asia Tenggara. Pembebasan logam
berat ke dalam persekitaran lautan semakin meningkat seiringan dengan
peningkatan pembangunan kawasan perindustrian ditambah pula kurangnya
aktiviti pemantauan serta penguatkuasaan (Takarina et al, 2004). Kesedaran
yang ada kini mengenai bahaya aktiviti perindustrian terhadap alam sekitar telah
mengalakkan kegiatan analisis penspesiesan bagi mengetahui maklumat bentuk
kimia logam di dalam sedimen mahupun terlarut.
Secara amnya, ketoksikan sesuatu logam berat berkurangan mengikut
skala berikut (Bryan et al, 1976 ; Florence & Batley, 1976) :-
Hg > Ag > Cu > Cd > Zn > Pb > Cr > Ni > Co
Walaupun ketoksikan logam berkurangan tetapi ianya membawa kesan buruk
kepada kesihatan dan sekaligus membawa maut. Berikut dibincangkan kesan
setiap logam yang dikaji terhadap kesihatan manusia dan alam sekitar.
15
2.1.1 Kadmium (Cd)
Logam Cd merupakan logam yang jarang dijumpai di dalam persekitaran
dan penting bagi kesihatan manusia (Lim et al., 2006). Kebelakangan ini,
penggunaan Cd semakin bertambah menyebabkan kepekatan Cd di dalam
persekitaran juga meningkat secara tidak langsung. Logam Cd banyak
digunakan dalam industri pembuatan bateri Ni-Cd, perindustrian elektro–saduran
serta pembuatan polivinil plastik.
Sumber utama logam Cd di dalam udara adalah daripada aktiviti
pembakaran plastik, barangan getah serta tayar dan asap rokok. Sumber logam
Cd di dalam air adalah daripada pelepasan keluar effluen industri aloi logam dan
elektro-saduran. Logam Cd juga boleh memasuki ke dalam sumber makanan
melalui makanan yang ditinkan dan penggunaan perkakasan tahan karat seperti
sudu, garpu dan pisau. Logam Cd berkumpul di dalam badan manusia dan
bertambah sejajar dengan penambahan usia manusia.
Logam Cd boleh menyebabkan gangguan kepada sistem jantung atau
pulmonari, ketoksikan kepada sel-sel testis dan sel-sel sperma serta karsinogen
kepada manusia. Selain itu, logam Cd juga boleh menyebabkan kerosakan
kepada organ dalaman manusia terutamanya ginjal dan hati. Gudzovsky (1993)
menyatakan penggantian penggunaan logam Zn kepada logam Cd yang terikat
kepada kumpulan karbonil, amina dan sulfid dalam protein manusia
menyebabkan gangguan metabolisma yang lazim di dalam enzim.
16
2.1.2 Plumbum (Pb)
Plumbum secara semulajadi terdapat di dalam air, udara, biosfera serta
manusia. Plumbum merupakan logam yang tidak diperlukan di dalam tubuh
manusia. Logam Pb memberikan banyak kesan negatif kepada manusia.
Pendedahan yang tinggi terhadap logam Pb menyebabkan kesan kronik kepada
kerosakan buah pinggang, gangguan kesuburan dan menganggu kitaran haid
wanita (Laurent, 1977). Pendedahan kepada logam Pb dalam jangkamasa
panjang menyebabkan kanak-kanak mengalami rencatan akal (Lim et al., 2006).
Dakwat berasaskan plumbum-kromat yang digunakan dalam pencetakan komik
juga berbahaya kerana logam Pb akan terbebas apabila dicairkan dengan asid.
Ianya menyerupai fungsi organ perut manusia.
Selain itu, pendedahan terhadap Pb melebihi had siling akan
menyebabkan kerosakan otak, masalah perlakuan dan kehilangan deria
pendengaran (Lim et al., 2006).
2.1.3 Zink (Zn)
Zink merupakan elemen yang diperlukan oleh tubuh manusia. Logam Zn
adalah penting di dalam diet seharian manusia dan haiwan bagi menggelakkan
pertumbuhan terbantut, menggelakkan daripada keguguran rambut dan
mengelakkan daripada kerosakan kelenjar kelamin. Selain itu, logam Zn juga
17
terlibat dalam sintesis RNA dan DNA serta bertindak mengurangkan ketoksikan
yang dibawa oleh logam Cd dan Pb. Pada kepekatan 2500 ppm, logam Zn
adalah tidak toksik kepada mamalia dan tidak menunjukkan sebarang simptom.
Malahan manusia memerlukan 10 – 15 mg/ hari Zn untuk kesihatan tubuh
(Laurent, 1977). Ketoksikan Zn berlaku apabila Zn bertindak balas dengan
spesies lain. Ion-ion Zn 2+ sangat toksik di dalam air dengan kepekatan
serendah 0.3 ppm dan ianya toksik kepada hidupan akuatik terutamanya ikan
dan kerangan. Zn memberi kesan peningkatan kolestrol darah dan menjurus
kepada peningkatan penyakit jantung.
2.1.4 Kuprum (Cu)
Logam Cu dan Zn merupakan elemen logam yang diperlukan di dalam
badan manusia (Shrivastava & Banerjee, 1998). Cu yang diserap berlebihan
akan disimpan di dalam organ hati dan otot-otot. Jangka hayat biologi logam Cu
di dalam tubuh manusia adalah selama 4 minggu. Pengambilan logam Cu dalam
kuantiti yang berlebihan menyebabkan gangguan kepada sistem usus.
Penyedutan udara yang tercemar dengan logam Cu boleh meyebabkan sindrom
penyakit demam “wasap logam “.
Menurut Piscator (1979), logam Cu merupakan suatu konduktor haba
yang baik dan ia banyak digunakan di dalam peralatan elektrik, industri
18
pembuatan racun serangga dan baja, peleburan serta elektrolisis. Selain itu,
logam Cu juga hadir di dalam air sisa industri pulpa dan kertas, tekstil, pigmen
cat, dakwat, dan pembuatan bahan kimia (Lee et al., 2005). Dalam makanan, Cu
terdapat di dalam daging, organ dalaman haiwan, ikan dan sayur-sayuran
(Boyer, 1984)
Logam Cu juga merupakan elemen yang diperlukan oleh enzim-enzim
contohnya ‘tyrosinase’ yang diperlukan dalam pembentukan pigmen-pigmen
melanin, oksida sitokrom dan oksida amin. Logam Cu amat diperlukan oleh
tubuh manusia namun kehadirannya dalam dos yang tinggi membawa kesan
akut yang merengsa kepada organ respirasi, anemia, kerosakan hati, ginjal dan
gangguan kepada sistem pencernaan manusia (Lee et al., 2005).
19
2.2 Biotersedia.
Pendedahan logam berat yang melebihi had, berpotensi meningkatkan
risiko kesihatan kepada manusia. Logam berat didapati banyak di dalam tanah-
tanih, air dan udara. Penumpuan diberikan kepada logam berat yang berada di
dalam tanah-tanih dan sedimen seperti logam berat yang larut di dalam air
permukaan dan tanah, logam berat yang terampai serta logam berat yang
larutlesap di dalam sedimen seperti di dalam Rajah 2.1 di bawah.
Bahan terampai
Air permukaan
Biota
Sedimen Air larutlesap
Air bawah tanah
Tanah
Tanaman Tumbuhan
Haiwan Manusia
Rajah 2.1 Perkaitan antara manusia, logam-logam berat dan alam sekitar. Sumber : Salomons & Forstner (1988)
20
Penumpukan secara biologi logam-logam berat oleh biota di bahagian
permukaan air, tumbuhan dan haiwan di dalam persekitaran memberi kesan
kepada manusia. Di dalam air permukaan dan air bawah tanah, sedimen serta
udara, biotersedia adalah kompleks dan dipengaruhi oleh banyak faktor iaitu total
kepekatan logam, spesies-spesies logam, bahan mineral, pH, potensi redoks,
suhu, jumlah kandungan organik (TOC), isipadu air, kandungan partikulat
terampai, halaju air, serta keadaan iklim. Faktor-faktor ini bergantung antara satu
sama lain jika berlaku sebarang perubahan ia memberikan kesan kepada faktor
yang lain (Salomons & Forstner, 1988)
Menurut Luoma (1989), kefahaman yang rendah terhadap faktor-faktor
tersebut akan mempengaruhi biotersedia logam dan seterusnya menghalang
penafsiran biotersedia logam tersebut. Elemen-elemen sesuai diperoleh
daripada pelbagai analisis yang berkait rapat dengan jenis tanah dan input
antropogenik yang dijangka, pH tanah, bahan organik, dan kandungan sulfur
serta karbonat dikenalpasti untuk mendapatkan penilaian tepat terhadap
pengumpulan elemen, mobiliti dan biotersedia. Kajian mengenai kehadiran
mineral dan logam berat penting kerana logam berat akan bergabung di
bahagian tertentu. Rajah 2.2 menunjukkan bentuk kimia logam berat di dalam
fasa pepejal.
21
Air larut lesap
Penjerap lemah
Terikat kepada karbonat
Terikat kepada oksida Fe-Mn
Kompleks-kompleks organik
Terikat kepada sulfit
Di dalam mineral
Ion-ion bebas
Kompleks-kompleks tak organik
T O T A L
Rajah 2.2 Bentuk Kimia Logam Berat Di Dalam Fas
Sumber : Gunn et al. (1988)
22
Kompleks-kompleks organik dan pengkelat-
a Sedimen.
2.2.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi biotersedia logam di dalam tanah.
Pengambilan elemen-elemen nutrien oleh tumbuhan adalah langkah
pertama elemen logam memasuki rantai makanan. Pengambilan tumbuh-
tumbuhan adalah bergantung kepada pergerakan elemen–elemen logam
daripada tanah ke akar, lintasan elemen-elemen melalui membran sel-sel
epiderma akar, pengangkutan elemen-elemen dari sel-sel epiderma ke xilem
yang berfungsi mengangkut elemen-elemen daripada akar ke pucuk dan
kemungkinan mobilisasi daripada daun sebagai tisu penyimpanan makanan.
Selepas pengambilan elemen-elemen oleh tumbuhan, elemen-elemen logam
pula diperolehi oleh herbivor dan manusia melalui rantaian makanan (Chaney,
1988). Pengambilan elemen-elemen ini bergantung kepada kepekatan elemen
tersebut di dalam tanah yang dikawal oleh keadaan fizikal dan kimia tanah serta
kandungan air, pH dan faktor lain.
Iklim dan jenis tanah banyak mempengaruhi mobiliti dan biotersedia
elemen-elemen logam. Misalnya, iklim panas dan kering di barat Amerika
Syarikat menjadikan bahan organik tanah kecil manakala garam mineral dan
karbonatnya terdapat banyak di dalam tanah. Bahan-bahan ini mengandungi
elemen-elemen logam berat yang tinggi. Keadaan yang berlainan pula berlaku di
Timur Amerika Syarikat yang beriklim lembab menghasilkan jumlah bahan
organik yang besar dan ianya memerlukan pengenalpastian terhadap logam
yang terikat kepada bahan organik, serta kadar pertukaran ion-ion kerana
selepas sesuatu tempoh, kebanyakan bahan organik mudah teroksida dan
23
logam akan dibebaskan. Bagi negara beriklim tropika, pengumpulan oksida-
oksida besi, mangan dan aluminium di dalam tanah mungkin menghadkan
mobiliti dan biotersedia logam dan metalloid (Chaney, 1988)
Spesies tumbuhan dan biotersedia elemen-elemen juga dapat mengawal
kadar pengambilan logam berat. Perlimpahan biotersedia nutrien-nutrien yang
tinggi termasuklah fosforus dan kalsium akan mengurangkan pengambilan
bahan-bahan kimia atau elemen-elemen yang berbahaya termasuklah arsenik
dan kadmium. (Luoma,1989)
Dalam rujukan saintifik, kebanyakan kajian menerangkan sumber
antropogenik seperti perindustrian dan perlombongan menyumbang kepada
pengumpulan elemen-elemen biotersedia di dalam persekitaran. Contohnya,
kehadiran logam berat yang banyak di dalam tanah yang berhampiran kawasan
bandar tercemar (Pouyat & McDonnell, 1991) dan pengambilan logam berat oleh
vertebrata di kawasan berdekatan dengan kawasan industri perleburan zink
(Storm et al, 1994).
2.2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembahagian logam-logam berat
di dalam air permukaan dan sedimen.
Selepas logam-logam berat dilepaskan ke persekitaran akuatik, logam-
logam terbahagi kepada dua fasa iaitu fasa akueus dan fasa pepejal. Di dalam
kedua-dua fasa, pembahagian berlaku di antara ligan-ligan yang dikenalpasti
24